高度にインテリジェントな無線システムが環境を監視して汚染と闘い、数人を輸送するための車列を派遣でき、どこにいても誰でも識別できるため、行方不明の幼児の発見にも役立つ世界を想像してみてください。第 6 世代ワイヤレス (6G) が目前に迫っており、米国のカーボンデールにある南イリノイ大学 (SIU) の研究者たちは、それを機能させる重要なリンクを研究しています。
SIU 電気・コンピュータ・生体医工学部の准教授であるガヤン・アルマ・バッジ氏は、この研究に取り組む国際研究チームを率いています。チームは113万ドルの資金を受け取りました。チームのメンバーには、SIU、米国のビラノバ大学、フィンランドのアアルト大学が含まれます。
3 年間のプロジェクトは、6G テクノロジーのための AI 支援データ通信とレーダー感知システムの統合を研究することを目的としています。
「これは欧州連合と米国を結ぶユニークな研究パートナーシップであり、人工知能および統合センシングと通信の分野の進歩に焦点を当てています。」バッジは言った。
6G技術には、現在利用されている音声通信やデータ通信サービスに加え、高精度の位置追跡やマッピング、エリアイメージング、複数の車両が走行する「隊列走行」を含む自動運転車両の運転などのセンシング機能が含まれると予想されている。単一のユニットとして一緒に動作します。
AI を活用した 6G ソリューション
高度な人工知能によって駆動および制御されるこの技術は、人間が示す可能性のあるジェスチャーや活動の種類の検出や、それらのジェスチャーや活動を行う人物の識別など、監視に関連する新しい機能も実行できるようになります。システムのこの機能は、立つ、座る、歩く、ジャンプする、笑う、泣くなどの人体の典型的な動きを抽出、分類、予測するように設計されています。
Baduge 氏の研究は、この技術の理論的基礎の開発、モバイル通信と環境イメージングおよびセンシングを将来のシステムに統合できるワイヤレス システムの設計に重点を置いています。システムの統合により、効率と機能が向上します。
「センシング機能と通信機能が統合された 6G ワイヤレス システムは、環境モニタリング、車両ネットワーク、リモート センシングに使用できます。また、産業、製造業、農業を改善しながら、スマート シティの構築も促進されます。」と Baduge 氏は述べています。
6G が約束するすべてのものを実現するための鍵は、既存の無線センシング システムと通信システムの類似点を活用することです。これらのシステムは、スペクトル、ハードウェア アーキテクチャ、および情報処理パイプラインを共有しているか、共有しています。
Baduge は、AI によって制御される統合された波形と送信戦略を使用して、2 つのシステムを単一のハードウェア プラットフォームに正式に統合する構造を設計したいと考えていました。このようなシステムは、一般的な携帯電話やデータ送信も処理しながら、さまざまなセンサーからの信号をより処理できるようになります。
携帯電話通信とレーダー感知システムの統合
歴史的に、セルラー通信とレーダー感知用の無線システムは独立して設計され、運用されてきました。これらのシステムは、異なる波形、重複しない無線帯域、および個別のハードウェア プラットフォームを使用します。
現在の最先端の 5G 無線通信システムは、主にモバイルセルラー通信用に設計および最適化されています。しかし、より高いデータ レートと接続されるワイヤレス デバイスの数に対する需要は増加しており、この需要を満たすために、エンジニアはより高い周波数で動作する大型アンテナ アレイを使用しています。
Baduge 氏は、「通信とセンシングを目的とした電磁スペクトル、つまり無線帯域は、非常に希少で高価なリソースです。また、通信とセンシングのタスクを同じハードウェア プラットフォームに統合することで、効率を大幅に向上させることができます。」と述べています。 「この設計は、高価な RF 機器を通信やセンシングの目的で再利用できるため、コスト効率も高くなります。
統合の課題
データ通信とレーダー感知タスクの設計目標が競合するため、異なる目的のために設計された 2 つのシステムを統合することは困難です。
「このため、設計上の課題を克服するために、コミュニケーションと情報理論、推定と検出、データ駆動型人工知能などのさまざまなツールを使用することをお勧めします。」バッジは言った。
Baduge 氏は、この研究が、コストを低く抑え、スペクトルと計算能力を節約しながら、セルラー通信システム、無線 LAN、産業用 IoT ネットワークを含む 6G テクノロジーに無線センシング機能を統合するのに役立つことを期待しています。
